喀斯特小流域土壤有机碳空间异质性及储量估算方法

发布时间：2019-11-23 12:10

【摘要】：为了准确估算土壤有机碳储量,利用网格法采集2755个土壤剖面,共计23536个土壤样品,研究了喀斯特小流域土壤有机碳含量分布特征,并以"土壤类型法"为基准,对土壤分布面积、石砾含量、岩石裸露率、土层厚度等指标进行修正,合理的优化了土壤有机碳储量计算公式,探索出一种专属于喀斯特地区土壤有机碳储量的估算方法,结果表明:不同土层深度和土壤类型下土壤有机碳含量存在明显差异,土壤有机碳含量随着土层深度的增加而逐渐减小,不同土属的有机碳含量减小的幅度有所差异,不同坡位和坡向的有机碳含量大小为:阳坡阴坡,坡中上部坡顶坡中坡中下坡坡底,不同土地利用方式下土壤有机碳含量大小顺序为:林地灌草地旱地水田;土壤有机碳含量与坡度、海拔、岩石裸露率均呈极显著正相关关系,与土层厚度、土壤容重呈显著负相关;喀斯特地区土壤异质性较大,不同修正指标对土壤有机碳储量估算的影响程度为:土壤厚度岩石裸露率石砾含量土壤有机碳含量土壤容重;通过修正后的计算公式估算出普定后寨河小流域表层20 cm土壤有机碳密度区间为3.53—5.44 kg/m~2,平均值为:1.24 kg/m~2,100 cm土壤有机碳密度区间为4.44—14.50 kg/m~2,平均值为12.12 kg/m~2,土壤有机碳储量为5.39×10~5t。
【图文】：

http://www．ecologica．cn1．2试验设计1．2．1样点布置利用地理信息系统ArcGIS9．3软件平台，根据网格法原理在1∶10000的研究区地形图上布置空间分布网格，网格实地大小为0．15×0．15km2，在网格中心设置采样点，理论采样点为3333个，因有些样点位于河流、公路、住宅等处，实际样点为2755个，各采样点对应位置和植被类型情况，见图1。在开展野外土壤样品采集及本底信息调查过程中，利用手持GPS、罗盘仪和样点分布地形图进行采样点定位。1．2．2样品采集在每个采样点处挖掘土壤剖面，通过分层带状取样采集土壤样品。土壤样品采集采用土壤剖面自下而上分层取样法。土壤剖面挖掘深度≤100cm，土层浅挖至基岩或母质，深则挖至100cm，按0—5，5—10，10—15，15—20，20—30，30—40，40—50，50—60，60—70，，70—80，80—90，90—100cm分层，共1—12层。每个采样点需记录本底信息，并测定土壤容重、土壤厚度、岩石裸露率等指标。图1研究区位置和采样点Fig．1Locationofthestudiedareaandsamplingsites1．3样品处理及测定分析首先风干处理野外采集的土壤样品，再研磨制备试验测定所需样品。土壤有机碳用重铬酸钾-硫酸氧化法测定［19］;土壤分布面积采用遥感数据验证和实地踏查相结合的方法统计;土壤容重用环刀法沿土壤剖面自上而下分层测定;土壤厚度用插钎法按小生境类型分别测定，铁钎长度为60cm和120cm两种，适用于测定不同深度的土体，测定8—10个点土层厚度的平均值表示;岩石裸露率用样线法测定，通过样点范围内植被覆盖面积百分比和岩石出露面积百分比表示;石砾含量采用大于2mm的石砾所占的体积百分比表示。1．4数据分析利用获取的2755个采样点数据进行分析，土壤按土属分类，流域内共有3大土类(图2)，即石灰土、水稻土和黄壤，包括9

http://www．ecologica．cn和ArcGIS9．3软件平台完成。图2后寨河流域不同土壤类型分布图Fig．2DistributionmapofdifferentsoiltypesofHouzhaiＲiver1．5土壤有机碳储量计算及公式优化①常用计算公式s訡=∑ni=1Ci×Hi∑Hi，C=∑nj=1Cj×10÷1．724×ρ×S×20003×∑Hj×10－2(1)公式(1)引自潘根兴等［20］研究论文中碳库的估算方法公式，式中Ci为第i层土壤类型的有机质含量(%);Hi为第i层土壤厚度(cm);s訡j为第j个土种的加权平均有机质含量(%);C为碳库(kg);ρ为土壤容重(g/cm3);S是第j种土属的分布面积(hm2);20003是换算成平方米的系数;10－2为单位转换系数。Cj=0．58SjHjOjWj(2)公式(2)引自王绍强等［21］研究论文中碳库的估算方法公式，式中j为土壤类型，Cj为第j种土属土壤有机碳储量(t);Sj为第j种土壤类型分布面积(hm2);Hj为第j种土壤类型的平均厚度(cm);Oj为第j种土壤类型的平均有机质含量(%);Wj为j种土壤类型的平均容重(g/cm3)。SOCdj=cj×hj×wj÷10，SOCj=SOCdj×sj(3)公式(3)引自梁二等［22］研究论文中土壤有机碳密度的估算方法公式，式中j为某土壤类型，SOCDj为第j种土壤类型有机碳密度(kg/m2);cj为第j种土壤有机碳含量(%);hj为第j种土壤类型的平均厚度(cm);Wj为j种土壤类型的平均容重(g/cm3);socj为研究区域土壤有机碳总储量(t);sj是第j种土属的土壤分布面积(km2)。以上三组计算公式均用于土壤有机碳储量估算，虽表达形式不同，但万变不离其宗，都离不开土壤有机碳含量、土壤容重、土壤厚度和土壤分布面积4大指标。公式

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